Nghiên cứu công nghệ chế tạo chất gom xỉ hệ canxi aluminat dùng trong quá trình nấu thép bằng lò điện cảm ứng trung tần

0
22197

Trong quá trình nấu luyện thép hợp kim bằng lò trung tần để đúc các chi tiết, trước khi tiến hành hợp kim hóa và đúc chi tiết, thép lỏng cần phải được tinh luyện để khử tạp chất, khử khí. Tạp chất có trong thép lỏng một phần đi từ nguyên liệu, một phần từ thể xây của lò. Khí tồn tại trong thép lỏng chủ yếu từ môi trường nấu luyện. Mục tiêu của quá trình tinh luyện là đưa các tạp chất có trong thép lỏng thành xỉ nổi trên bề mặt thép, sau đó vớt xỉ khỏi bề mặt thép lỏng. Do đó, việc tạo ra thành phần xỉ phù hợp cho quá trình nấu luyện thép để đúc các chi tiết là rất cần thiết.

Hiện nay, ở các cơ sở sản xuất thép lớn, thép được luyện từ gang lỏng hoặc thép phế trong lò thổi oxy hoặc lò điện hồ quang công suất lớn. Quá trình nấu chảy, tinh luyện trong các thiết bị này được áp dụng theo các công nghệ hiện đại của thế giới như: công nghệ tạo xỉ bọt hay lưu lại xỉ từ mẻ trước khiến hiệu quả nấu luyện đạt được cao. Trong khi đó, tại các cơ sở đúc, cán thép hoặc luyện thép quy mô nhỏ, thép được nấu chảy và tinh luyện chủ yếu trong lò cảm ứng trung tần. Để quá trình nấu thép trong lò cảm ứng xảy ra thuận lợi, người ta thường đưa một lượng nhất định chất tạo xỉ bên ngoài với vai trò là chất tiền nóng chảy, từ đó kết hợp với các thành phần khác tạo nên hệ xỉ. Hệ xỉ phù hợp cho quá trình nấu luyện phải đảm bảo các yếu tố như: có khả năng che phủ chống oxy hóa thép lỏng, có khả năng khử tạp chất cũng như có độ chảy loãng phù hợp cho quá trình đúc rót. Hiện nay, trên thị trường có nhiều sản phẩm tạo xỉ cho quá trình luyện thép lò cảm ứng trung tần như hệ CaO-Al2O3, CaO- Al2O3-CaF2, CaO-Al2O3-CaF2 – NaF, v.v… Chúng được gọi với tên thông dụng là chất gom xỉ hay chất tụ xỉ. Trong đó, chất gom xỉ hệ CaO-Al2O3 (canxi aluminat) là thông dụng nhất. Phần lớn các cơ sở luyện thép sử dụng chất gom xỉ đều phải nhập khẩu (hầu hết từ Trung Quốc).

Việt Nam có nguồn tài nguyên bauxite và đá vôi tương đối lớn. Đây sẽ là nguồn nguyên liệu chính để chế tạo ra chất gom xỉ hệ canxi aluminat bằng phương pháp luyện kim. Do đó, để tăng giá trị tài nguyên trong nước cũng như giảm bớt sự phụ thuộc vào thị trường nước ngoài, năm 2016, nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ – Luyện kim do ThS. Nguyễn Hồng Quânlàm chủ nhiệm, đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ chế tạo chất gom xỉ hệ canxi aluminat dùng trong quá trình nấu thép bằng lò điện cảm ứng trung tần” từ nguồn nguyên liệu bauxite và đá vôi, nhằm tạo ra chất gom xỉ hệ canxi aluminat có thành phần tương đương mác JCA35 của Trung Quốc.

Một số kết quả của đề tài nghiên cứu:

– Đã tiến hành thí nghiệm chế tạo chất gom xỉ canxi aluminat bằng phương pháp thiêu kết. Chế độ vê viên và thiêu kết như sau: Tỉ lệ phối liệu: 5,73% tinh quặng bauxite Nhân Cơ + 60,45% đá vôi + 33,82% hydroxit nhôm; Vê viên với hàm lượng ẩm 9%; Thiêu kết ở nhiệt độ 1300 độ C, thời gian 120 phút.

– Đã tiến hành thí nghiệm chế tạo chất gom xỉ bằng phương pháp điện chảy. Chế độ công nghệ như sau: Tỉ lệ phối liệu: TQ bauxite Nhân Cơ: Đá vôi: Than cốc = 1:1,3:0,018; Thời gian dừng lò sau khi liệu chảy hết là 20 phút.

– Đã tính toán tiêu hao nguyên vật liệu và so sánh giữa hai phương pháp chế tạo chất gom xỉ và lựa chọn phương pháp điện chảy để sản xuất được 87,2kg chất gom xỉ và 6,47 kg sắt.

– Đã thử nghiệm sử dụng chất gom xỉ của đề tài trong quá trình nấu đúc thép bằng lò điện cảm ứng trung tần tại Công ty TNHH MTV Cơ khí Mê Linh. Kết quả đánh giá chất lượng chất gom xỉ của đề tài đạt chất lượng tốt, có thể gom được các tạp chất trong quá trình nấu đúc thép. Chất lượng chất gom xỉ của đề tài tương đương với chất gom xỉ nhập ngoại.

Sản phẩm chất gom xỉ được chế tạo đã đạt chất lượng và đủ số lượng. Tuy nhiên, đây chỉ là những bước nghiên cứu mở đầu cho hướng phát triển mới. Để kết quả của đề tài có thể được áp dụng vào thực tế sản xuất, chuyển giao công nghệ thì cần phải có những nghiên cứu sâu hơn nữa, sản xuất thử nghiệm ở quy mô mở rộng hơn nhằm đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 13474) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.P.D (NASATI)